淺析高寒地區城市生活污水處理技術

目前,活性污泥法是大多數城市污水處理廠所普遍使用的技術, 在常溫下處理效果較好。然而在我國北方地區和西部高寒地區,污水處理效果受到環境溫度的影響較大 ,隨著水溫的降低,活性污泥的活性逐漸下降、沉淀性變差,有機物去除、硝化和反硝化作用受到極大沖擊。當溫度低于15 ℃ 時,常溫微生物的活性將急劇下降,硝化效果明顯降低;在10 ℃ 左右,部分微生物處于休眠狀態;當溫度在4 ℃ 范圍內,大部分微生物進入休眠期甚至死亡,污水處理系統的硝化作用幾乎停止。此外低溫也為小胸蟲提供了適宜的生長條件,其過度生長將導致污泥膨脹,進而影響出水水質。

因此,寒冷地區的污水廠運行不得不采取加熱、保溫、增大污泥回流量、增長污水停留時間等措施來提高出水水質,但增大污泥回流量和增長污水停留時間又會降低污水水溫,尤其是污水停留時間的增長,會導致污水水溫隨時間線性下降。而加熱和保溫措施又會增加工程的投資和運行費用,還可能帶來污泥膨脹等一系列問題。

對此,國內外研究表明通過人工篩選、培育和馴化耐低溫優勢菌株可作為解決上述問題的最佳途徑,耐冷菌是一類可以在最低溫度為- 5 ~ 0 ℃ 及最高溫度高于20 ℃ 的條件下生長繁殖的微生物,該溫度范圍能較好的適應高寒地區的氣候特征 ,例如,國內的一項研究篩選出了耐低溫的酵母菌就可在低溫下有效去除COD。然而,國內針對低溫微生物的研究開發較少 ,國外對低溫微生物處理污水技術的研究起步較早,主要通過篩選低溫微生物去除污水中的油烴類、氯酚類、表面活性劑、氮和磷等達到凈化水質的目的 。

生物強化技術在污水處理中的應用為解決低溫污水難處理的問題提供了最直接有效的解決方案,生物強化處理工藝是指向生化處理系統中投加高效菌種或載體,以提高系統中的微生物活性或濃度、強化生化處理效果的一種有效手段。冬季向系統投加在篩選馴化的耐冷菌或經固定化處理的耐冷菌等,通過高效菌種的直接作用或共代謝作用可實現對低溫污水的強化處理。投菌活性污泥法是近十幾年國外發展起來的一種生物強化技術 ,它不僅增加了曝氣池內缺少的細菌,在流入污水水質不變的條件下增加微生物的氧化作用,且當污水水質改變、環境變異時,微生物仍能保持活性,提高耐沖擊負荷和處理效果,改善出水水質。投菌活性污泥法結合固定化細胞技術克服了投菌導致的菌體流失,避免了投加技術的缺點。此外,活性污泥和生物膜復合工藝作為一種新型的污水處理工藝,在提高現有污水處理系統的效能、改善污泥沉降性能、降低污泥產率、增強運行穩定性和節約占地等方面具有顯著的優勢。近年來也有研究表明,適當的靜磁場在低溫下可以增強活性污泥的活性,強化活性污泥的耐寒性,這將為我們改善污水處理提供新的思路。

將各菌株分別于5 ℃ 條件下活化培養至對數生長期,菌懸液4 000 r·min - 1 離心10 min,棄掉上清液,將沉淀物用磷酸緩沖溶液清洗,再用無菌蒸餾水稀釋至原來OD 值,以10% 的接種量接種于250 mL 人工污水2 中,并置于搖床中5 ℃ 培養12 h,每隔12 h 取樣以4 000 r·min - 1 離心,取上清液,測定COD 值和氨氮值,然后計算兩者的去除率,挑選COD 去除率較高和氨氮去除率較高的菌株。

1. 3. 3混合耐冷菌低溫馴化及污水處理能力測定

由實驗確定各單菌株的最優混合比例,然后將最優混合比的混合菌低溫培養,逐漸加入滅菌的人工污水1( 每3 d 一次) 直至培養液全部替換為人工污水。然后將其與采集來的適量活性污泥混合注入到小型污水處理裝置的反應池中,加入人工污水1 至污泥質量濃度為2 000 mg·L - 1 左右,人工污水1 的碳源極易被微生物利用,使微生物迅速增殖。在廢水池中加入人工污水2,人工污水2 的用途是模擬城市生活污水。設定系統初始溫度為15 ℃ ,流量0. 15 L·h - 1 ,控制曝氣量使OD 值保持在2. 5 ~ 3. 0 之間。每天將沉淀池中的污泥100% 回流到反應池,直到出水COD 值穩定之后沉淀池污泥50% 回流。

活性污泥的降溫馴化過程分為3 個階段,馴化溫度先后從15 ℃ 降到10 ℃ ,再從10 ℃ 降到5 ℃ ,每一階段都定時測定活性污泥的污水處理效果。第1 階段從活性污泥的培養開始,當反應池中出現原生動物且曝氣呈茶褐色時開始計時,此時的實驗條件為流量0. 30 L·h - 1 ,溫度15 ℃ ,并始終維持反應池污水體積為4 L,污泥的質量濃度大約在2 500 ~ 4 000 mg·L - 1 之間;第2 和第3 階段僅改變溫度條件對活性污泥進行降溫馴化。每天定時測定進出污水的COD 和氨氮值,直到出水COD 和氨氮達到穩定狀態為止。在第3 階段測定5 ℃ 條件下耐冷菌污水處理效果的同時,以成都市龍泉驛區的平安污水處理廠非耐冷菌為對照在同樣條件下進行實驗,比較兩者在低溫下的污水處理能力是否有顯著差異。歡迎了解更多關于與的相關信息，歡迎前來了解咨詢。